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1、热拌沥青混合料配合比设计方法—马歇尔法王志超马歇尔设计方法是沥青路面材料组成设计的一种最主要的方法。设计的基本思路是在设计级配与配合比下,以一定的击实功(一般为双面击实75次)在一定的温度下成型的标准马歇尔试件,其各项体积指标(空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率)满足一定的要求。这种规定的体积指标要求值必须能反映路用性能要求。因此,马歇尔设计方法指标的取值就显得尤为关键。1马歇尔设计方法指标的合理取值空隙率对上、中、下面层均建议采用3%～5%的空隙率,室内试验空隙率最好控制在4%左右。空隙率大于4%太多的话,将担心以后路面实际空隙率太大,沥青易老化,抗疲劳能力不足,且水进
2、入沥青混合料空隙内在行车荷载的泵吸作用下,沥青易从石料表面剥落,导致沥青混合料松散,继而出现车辙、坑洞。空隙率小于4%太多的话,将担心以后在重车荷载作用下,沥青混合料可能被压得过密,空隙率有可能小于3%,。沥青饱和度对表面层与中面层均建议采用65%～75%的空隙率。矿料间隙率适中时,沥青饱和度小于65%的时候,沥青混合料发生疲劳破坏的概率会大大增加,沥青饱和度大于65%后,沥青路面在设计使用年限内很少发生疲劳破坏,且沥青饱和度过小,沥青膜厚度太薄,沥青混合料的抗老化能力也会大大减弱。沥青饱和度大于75%的话,沥青混合料的抗剪强度减弱很快,尤其是在高温与重载对沥青混合料
3、的耦合作用下,沥青路面极易出现车辙现象。沥青混合料矿料间隙率矿料间隙率主要是受级配和矿料颗粒棱角性的影响。沥青混合料矿料间隙率太大的话,若要达到4%空隙率的要求,势必饱和度太大,沥青将会发生析漏现象,沥青用量适中时空隙率又会太大,因此矿料间隙率太大的混合料其体积指标总是难以满足规范要求的,而且矿料间隙率太大的混合料是难以压实的混合料。矿料间隙率太小的话,要使空隙率维持在4%左右的话,沥青用量势必就会很小,沥青饱和度很小,这样的混合料易老化,且易发生疲劳破坏,若增加沥青用量而使沥青饱和度达到要求,沥青用量达到一定值的话,此时沥青混合料的空隙率就会很小,空隙率很小的混合料
4、,容易产生泛油现象,高温抗剪强度不足,且矿料间隙率太小的沥青混合料是不稳定的混合料,容易被压密,强度很弱。2目标配合比设计材料选取的矿料和沥青要有足够的代表性,所选矿料应进行岩性分析和规范要求的各项技术指标的测定,特别是细集料要做砂当量试验、矿粉要做亲水系数等试验。矿料配合比计算根据道路等级、结构层位选择适用的沥青混合料类型(一般设计文件已给定),按规范要求确定矿料级配范围,施工中常用的是试算法和图解法。确定沥青最佳用量我国现行规范规定,采用马歇尔试验确定沥青最佳用量。按规范中沥青用量范围或经验估计的沥青用量以0.3%～0.5%的间隔变化制备马歇尔试件不少于5组(每组
5、不少于3个)试件进行马歇尔试验,测定稳定度(MS)、流值(FL)、密度ρ,计算空隙率(VV)、饱和度(VFA)、矿料间隙率(VMA),分别绘制沥青用量同其测定值的关系曲线。高温稳定性检验按规范规定，对用于高速公路沥青路面的上面层及中面层的沥青混凝土混合料进行配合比设计时，应通过车辙试验机对抗车辙能力进行检验。因此，由马歇尔试验设计的配合比并不能马上就作为目标配合比，对上述设计的级配及油石比的沥青混合料在温度60℃、轮压0.7MPa条件下进行车辙试验，动稳定度为3150次衍比氏符合规范7.3.4条应不小于800次/mm的规定要求。3生产配合比按目标配合比将冷料投入干燥筒
6、,经二次筛分进入热料仓,按各级矿料百分率投入拌和锅,打出白料,多次微调进行筛分,确定各热料仓的比例,并调整冷料电机传动速度,使之供料均匀,异料别太多,也不会出现某个热仓等料的情况。矿粉不经干燥直接投入拌和锅,干拌时间不少于5s。沥青采用外掺,加热150～170℃直接喷入拌和锅,拌和均匀,拌和时间不少于40s。按最佳用油量以及浮动±0.3%成型三组试件,取样进行马歇尔试验、油石比试验、抽提或燃烧法筛分试验,绘出生产配合比级配曲线。从三组中选取最合适的用油量,用于下一步指导施工生产,至此生产配合比完成。整理出完整的资料,列入开工报告,施工单位就可以铺筑试验路段100～20
7、0m,进行生产配合比验证。现场取样进行马歇尔实验矿料级配是否合适,待试验路段铺筑完成12h后,到现场至少钻取15～20个芯样,测试其密度、厚度,并观察芯样看其压实效果、级配情况。试验路段现场要确定合理的机械组合,确定其松铺系数,碾压速度、温度。各项技术要求、施工工艺都满足规范要求,写出总结报告上报总监办,并取得总监理工程师批准。试验路段可以作为路面工程的一部分,试验路段的各项数据,可作为以后大面积施工的依据,这就是所谓的生产配合比验证。至此,热拌沥青混合料配合比设计已经全部完成。生产配合比设计阶段的试验过程基本同目标配合比设计一样。包括原材料的侧试，
